JP4358259B2 - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置の製造に関し、より具体的には、リン酸水溶液よる半導体基板のエッチング処理等に用いられる半導体製造装置および半導体製造方法に関する。

半導体装置の製造工程の１つに、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）液を用いて半導体基板に形成された窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜をエッチングする処理工程がある。このとき、Ｈ_３ＰＯ_４液は１６０℃程度の沸点に近い温度に保持され、循環して用いられる。例えば、一定量のＨ_３ＰＯ_４液を用いて、複数枚の半導体基板を１ロットとして複数ロットの処理を行うバッチ処理においては、処理された半導体基板の総枚数が増えるにしたがって、エッチング残渣がＨ_３ＰＯ_４液中に蓄積されることになる。

このエッチング残渣はＳｉＮがエッチングされることによって発生するシリカ（ＳｉＯ_２）に原因するものであり、Ｈ_３ＰＯ_４液中に蓄積されるエッチング残渣量に応じてＳｉＮエッチングレートおよび対酸化膜選択比が変動することが知られている。

そこで、ＳｉＮエッチングレートおよび対酸化膜選択比を一定に保持するために、Ｈ_３ＰＯ_４液におけるＳｉ濃度を制御する方法が検討されている。例えば、Ｈ_３ＰＯ_４液中のＳｉ濃度を測定し、所望のＳｉ濃度となるように新しいＨ_３ＰＯ_４液を補充する方法や、Ｈ_３ＰＯ_４液中に適量のフッ酸（ＨＦ）を添加し、ＳｉＯ_２をＨＦとの反応で気化させることにより、Ｈ_３ＰＯ_４液中のＳｉ濃度を制御する方法が知られている。

しかし、Ｈ_３ＰＯ_４液のＳｉ濃度を計測する方法では、高温のＨ_３ＰＯ_４液におけるＳｉ濃度をインラインで測定することができる計測機器がないのが現状であり、Ｈ_３ＰＯ_４液の採取，測定，測定結果によるＨ_３ＰＯ_４液の調整に時間を要し、Ｈ_３ＰＯ_４液をリアルタイムに管理することは困難である。

そこで、Ｈ_３ＰＯ_４液の現在までの使用履歴と、この使用履歴とエッチングレートの関係を示すデータと基づいて、現在のＨ_３ＰＯ_４液におけるエッチングレートを求め、このエッチングレートに応じてエッチング時間を変更することにより、エッチング処理を完了させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、半導体基板の実際のＳｉＮエッチングに際して、リアルタイムにＳｉ濃度を実測する必要はない。

しかしながら、この特許文献１に開示された方法では、所望の深さのエッチング処理を完了させることはできるが、処理時間が長くなり、対酸化膜選択比との関係で所望の開口形状が得られなくなるおそれがある。
特開２００４−２８８９６３号公報（段落［００３０］〜［００３３］、図３等）

本発明は、所望のエッチングレートおよび対酸化膜選択比が得られるＨ_３ＰＯ_４液を簡単に調整することができる半導体製造装置および半導体製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、リン酸液が滞留され、形成されたＳｉＮ量の異なる複数種の半導体基板を順次前記リン酸液でエッチング処理するためのエッチング処理槽と、前記エッチング処理槽内の前記リン酸液における積算ＳｉＮエッチング量を算出し、予め求められた前記積算ＳｉＮエッチング量と対酸化膜選択比との相関より、前記リン酸液の液質調整が必要か否かを判断し、必要に応じて前記リン酸液の液質調整量を算出する制御ユニットと、前記液質調整量に基づき、前記リン酸液の液質を調整する機構を具備することを特徴とする半導体製造装置が提供される。

本発明の一態様によれば、形成されたＳｉＮ量の異なる複数種の半導体基板が順次エッチング処理に供されるリン酸液における積算ＳｉＮエッチング量を算出し、予め求められた前記積算ＳｉＮエッチング量と対酸化膜選択比との相関より、前記リン酸液の液質調整が必要か否かを判断し、前記液質調整が必要と判断された場合、前記リン酸液における液質調整量を算出し、前記液質調整量に基づき、前記リン酸液の液質を調整し、前記液質が調整された前記リン酸液を用いて、前記半導体基板をエッチング処理することを特徴とする半導体製造方法が提供される。

本発明によれば、所望するエッチングレートおよび対酸化膜選択比での半導体基板のＳｉＮエッチング処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に半導体基板（以下「ウエハ」という）にリン酸液（Ｈ_３ＰＯ_４液）によるＳｉＮエッチング処理を行うための半導体製造装置（以下「Ｈ_３ＰＯ_４処理装置」という）の概略構成を示す。

最初に、このＨ_３ＰＯ_４処理装置１００では、実質的に同一のウエハ（つまり、エッチングするＳｉＮ膜厚と開口率が同じウエハ）が、バッチ式に逐次処理されるものとし、その場合の構成について説明する。

このＨ_３ＰＯ_４処理装置１００は、所謂、バッチ式処理装置であり、エッチング処理槽（以下「処理槽」という）１０と、循環ライン１１と、循環ポンプ１２と、フィルタ１３と、ヒータ１４と、新液供給機構１５と、排液機構１６，１７と、Ｓｉ成分投入機構１８と、ダミーウエハ供給機構１９と、制御ユニット２０を備えている。

処理槽１０には、ウエハを浸漬させるために十分なＨ_３ＰＯ_４液が滞留されている。処理槽１０は、ウエハを浸漬させる実処理を行うための内槽１０ａと、この内槽１０ａと連通するように内槽１０ａの外側に設けられた外槽１０ｂから構成されており、内槽１０ａから外槽１０ｂへＨ_３ＰＯ_４液がオーバーフローするようになっている。

循環ライン１１および循環ポンプ１２は、処理槽１０のＨ_３ＰＯ_４液を循環させる。循環ライン１１は外槽１０ｂに取り付けられており、循環ライン１１を通ったＨ_３ＰＯ_４液は内槽１０ａの底部から内槽１０ａに流入する。フィルタ１３は循環ライン１１の途中に設けられており、循環ライン１１を循環しているＨ_３ＰＯ_４液中の異物（パーティクル等のダスト）を除去する。ヒータ１４は、循環ライン１１を循環するＨ_３ＰＯ_４液を温度調節する。これにより処理槽１０内のＨ_３ＰＯ_４液もまた温度調節されることとなる。

新液供給機構１５は、制御ユニット２０からの指令により、一定量の新しいＨ_３ＰＯ_４液を処理槽１０へ供給する。ここでは新しいＨ_３ＰＯ_４液は外槽１０ｂへ供給される構成となっているが、内槽１０ａへ直接供給される構成となっていてもよい。

排液機構１６は、外槽１０ｂに取り付けられた循環ライン１１から分岐する構造で設けられており、比較的少量のＨ_３ＰＯ_４液を排出するために用いられる。排液機構１７は内槽１０ａの底部に取り付けられており、多くのＨ_３ＰＯ_４液の排出等を行う場合に用いられる。排液機構１６，１７はそれぞれ、制御ユニット２０からの指令により、その排液量を制御可能な構造となっている。

Ｓｉ成分投入機構１８からは、Ｓｉ含有物質として、エッチング対象物質であるＳｉＮの粉末または一定のＳｉ濃度を有するＨ_３ＰＯ_４液等が、後述するように必要に応じて、Ｈ_３ＰＯ_４液におけるＳｉ濃度を調整するために処理槽１０に投入される。その投入量は制御ユニット２０により決定される。

ダミーウエハ供給機構１９は、後述するように、ウエハの処理に際してＨ_３ＰＯ_４液におけるＳｉ濃度を高める必要がある場合に、Ｓｉ成分投入機構１８とともにまたはＳｉ成分投入機構１８に代えて、既知の厚さのＳｉＮが全面に形成されているダミーウエハを処理槽１０に浸漬させる。

制御ユニット２０はＨ_３ＰＯ_４処理装置１００全体の制御を行う。制御ユニット２０は、Ｈ_３ＰＯ_４処理装置１００の運転条件の入力や設定条件の確認および運転状況の表示を行うための入力・表示部２０ａを備えている。

入力・表示部２０ａとしては、例えば、タッチパネル機能を有するディスプレイが用いられ、Ｈ_３ＰＯ_４処理装置１００のオペレータが、ウエハの処理に要求されるエッチングレートや対酸化膜選択比等の処理条件を入力することができるようになっており、また、確定した処理情報等が表示されるようになっている。

図２は制御ユニット２０の概略構成を示すブロック図である。制御ユニット２０は、データベース３１と、レシピ設定部３２と、積算カウント部３３と、処理判断部３４と、給排液量計算部３５と、Ｓｉ成分投入量計算部３６を有しており、これら各部はコンピュータにより実現される機能を表している。

すなわち、制御ユニット２０は、Ｈ_３ＰＯ_４処理装置１００において行われる各種制御を行うためのプログラムおよび処理レシピ等のデータが格納されたＲＯＭおよびハードディスクからなる第１記憶装置と、このようなプログラムを実行するための演算処理装置（ＣＰＵ）と、必要なデータを入力するための入力キーおよびディスプレイ等からなる入力装置と、処理データを一時的に記憶するためのＲＡＭと、処理データを保存するためのハードディスク等の第２記憶装置と、データベース３１等が、相互にデータのやりとりを行うことができる構成となっており、このようなハードウエアとソフトウエアの協調動作により、上記各部の機能が実現される。

データベース３１には、事前に入手された積算ＳｉＮエッチング量に対するエッチングレート，対酸化膜選択比等のデータが記憶されている。その詳細については後に説明する。

レシピ設定部３２は、次に処理されるウエハに対して要求されるエッチングレート，対酸化膜選択比を入力するためのアイコンや、複数の処理レシピがある場合には１つのレシピを選択するためのアイコン等を入力・表示部２０ａに表示させ、確定した理レシピに基づいて、各種機構の制御情報を確定する。

積算カウント部３３は、現在のＨ_３ＰＯ_４液を用いて行われたエッチング処理における積算ＳｉＮエッチング量をカウントする。‘積算ＳｉＮエッチング量’は、１枚のウエハにおけるエッチング量（深さ）と処理するウエハの枚数との積を、エッチング処理を行うごとに累積することによって求める。積算ＳｉＮエッチング量のカウントは、新しいＨ_３ＰＯ_４液の使用により開始される。

処理判断部３４は、次処理のウエハに対して入力・表示部２０ａを通して入力された所望のエッチングレートおよび対酸化膜選択比が、現在のＨ_３ＰＯ_４液を用いた処理によって実現することができるか否かを、現在のＨ_３ＰＯ_４液における積算ＳｉＮエッチング量をデータベース３１に記憶されたデータと対比させることにより判断する。

給排液量計算部３５は、処理判断部３４の判断が「否」であり、かつ、現在のＨ_３ＰＯ_４液におけるＳｉ濃度を低下させる必要がある場合に、排液機構１６，１７によるＨ_３ＰＯ_４液排出量と新液供給機構１５による新しいＨ_３ＰＯ_４液の供給量を算出する。

Ｓｉ成分投入量計算部３６は、処理判断部３４の判断が「否」であり、かつ、現在のＨ_３ＰＯ_４液におけるＳｉ濃度を高める必要がある場合に、現在のＨ_３ＰＯ_４液に投入すべきＳｉ含有物質の量を算出し、Ｓｉ成分投入機構１８はその計算結果にしたがって、所定量のＳｉ含有物質を処理槽１０に投入する。Ｓｉ成分投入量計算部３６には、Ｓｉ成分投入機構１８を用いるか、ダミーウエハ供給機構１９を用いるかの選択機能を持たせることができる。

図３Ａ，３Ｂにデータベース３１に記憶されているデータの一例をグラフ化して示す。図３Ａ，３Ｂに示すデータは、実際には、［積算ＳｉＮエッチング量，エッチングレート］，［積算ＳｉＮエッチング量，対酸化膜選択比］の組み合わせで、一定の積算ＳｉＮエッチング量（例えば１ｎｍ）ごとにデジタルデータとして記憶されている。

これらのデータは現行のＨ_３ＰＯ_４処理に利用するために予め求められたものである。このようなデータの取得には、Ｈ_３ＰＯ_４処理装置１００を用いて過去に実際に行われたＨ_３ＰＯ_４処理の実績を利用することができる。積算ＳｉＮエッチング量のカウントは新しいＨ_３ＰＯ_４液の使用開始から開始され、カウント中には使用中のＨ_３ＰＯ_４液に新しいＨ_３ＰＯ_４液が投入されることはなく、その一部を排出することもなく使用し続けられており、その際のエッチングレートが、例えばＣＤ−ＳＥＭを用いたウエハ観察によって求められている。

図３Ａに示されるように、積算ＳｉＮエッチング量の増加にしたがって、ＳｉＮエッチングレートとＳｉＯ_２エッチングレートはともに低下していることがわかる。そして、ＳｉＮエッチングレートの低下に対しＳｉＯ_２エッチングレート低下の比率が大きいために、対酸化膜選択比（＝ＳｉＮエッチングレート／ＳｉＯ_２エッチングレート）は、積算ＳｉＮエッチング量の増加にしたがって大きくなっている。ＳｉＮエッチング処理では、エッチングレートの管理のみならず選択比の管理も重要となってきており、これら２つのパラメータを制御する必要がある。

例えば、対酸化膜選択比を５０〜６０としたい場合には、積算ＳｉＮエッチング量が約２０００〜４２００ｎｍの実績を有するＨ_３ＰＯ_４液が必要となるが、現時点でのＨ_３ＰＯ_４液の積算ＳｉＮエッチング量が既に５０００ｎｍを超えている場合には、このＨ_３ＰＯ_４液を用いてウエハを処理することはできない。そこで、現在のＨ_３ＰＯ_４液の状態を積算ＳｉＮエッチング量が約２０００〜４２００ｎｍの実績を有するＨ_３ＰＯ_４液の状態に戻す必要が生じる。

そのためには、現在のＨ_３ＰＯ_４液の一部を排出し、新しいＨ_３ＰＯ_４液を補充すればよい。これによって、Ｈ_３ＰＯ_４液の状態を積算ＳｉＮエッチング量の少ない状態へ戻すことができる。このような操作は、使用されているＨ_３ＰＯ_４液のＳｉ濃度を調整することに等しいが、ここで、使用されているＨ_３ＰＯ_４液のＳｉ濃度と積算ＳｉＮエッチング量とは一次関数的な正の比例関係にあると考えることができるので、Ｈ_３ＰＯ_４液における実際のＳｉ濃度を考慮することなく、積算ＳｉＮエッチング量から現在のＨ_３ＰＯ_４液からの排出量と、新しいＨ_３ＰＯ_４液の補充量を決定することができる。

こうして、Ｈ_３ＰＯ_４処理装置１００はＳｉ濃度を分析するための分析装置を必要とすることなく、容易に所望のＨ_３ＰＯ_４液を調整して使用することができる。これにより所望のエッチングレートおよび対酸化膜選択比が実現されるプロセスを安定して行うことができる。

先の例では、積算ＳｉＮエッチング量が５０００ｎｍであるＨ_３ＰＯ_４液を積算ＳｉＮエッチング量が２０００ｎｍであるＨ_３ＰＯ_４液へと調整したい場合には、使用中のＨ_３ＰＯ_４液の６０％を廃棄し、その後に新しいＨ_３ＰＯ_４液を廃液量と同じ量だけ補充すればよい。

一方、例えば、対酸化膜選択比が５０以上であることが必要とされる場合には、積算ＳｉＮエッチング量が２０００ｎｍ以上のエッチング実績を持った液が必要となるが、Ｈ_３ＰＯ_４処理装置１００には現時点で新しいＨ_３ＰＯ_４液が供給されたばかりの状態にある場合には、このＨ_３ＰＯ_４液を用いてウエハを処理することはできないため、現在のＨ_３ＰＯ_４液の状態を積算ＳｉＮエッチング量が約２０００ｎｍの実績を有するＨ_３ＰＯ_４液の状態へと変える必要が生じる。

そのためには、現在のＨ_３ＰＯ_４液へＳｉ含有物質を添加して溶解させるか、または、ダミーウエハを処理する。これにより、新しいＨ_３ＰＯ_４液から既に一定量のウエハが処理されたＨ_３ＰＯ_４液に変えることができる。積算ＳｉＮエッチング量が約２０００ｎｍの実績を有するＨ_３ＰＯ_４液におけるＳｉ濃度は、積算ＳｉＮエッチング量と１枚のウエハにおけるエッチング面積とＨ_３ＰＯ_４液量から求めることができるので、その結果に基づいて、Ｓｉ含有物質の添加量またはダミーウエハの処理枚数を求めることができる。

なお、積算ＳｉＮエッチング量とＨ_３ＰＯ_４液のＳｉ濃度とが正の一次相関関係を有するという手法に代えて、積算ＳｉＮエッチング量に対するＨ_３ＰＯ_４液のＳｉ濃度のデータを、実際にリン酸液の一部を採取してこれを分析することにより求めて、これをデータベースに記憶させておいて、これを用いる構成をとすることも好ましい。

その場合、例えば、これから処理するウエハについて所望される対酸化物選択比を得るための積算ＳｉＮエッチング量［α］を図３Ｂから求め、現在の積算ＳｉＮエッチング量［β］におけるＨ_３ＰＯ_４液のＳｉ濃度［ｂ］と、所望される積算ＳｉＮエッチング量［α］におけるＳｉ濃度［ａ］をデータから求め、これらのＳｉ濃度［ａ］，［ｂ］から、Ｈ_３ＰＯ_４液を調整するための方法および条件を決定すればよい。

続いて、Ｈ_３ＰＯ_４処理装置１００によるエッチング処理フローについて、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。ここで、新しいＨ_３ＰＯ_４液を用いて所定枚数のウエハのＳｉＮエッチング処理が既に終了しており、それまでの積算ＳｉＮエッチング量（Ｎ）がカウントされている時点をスタート時点（ＳＴ１）とする。ＳＴ１に至るまでには、排液機構１６，１７によるＨ_３ＰＯ_４液の排出および新液供給機構１５による新しいＨ_３ＰＯ_４液の処理槽１０への供給は行われていないとする。

次に処理するウエハに要求されるＳｉＮエッチングレート（Ｅ_１）と対酸化膜選択比（Ｓ_１）を入力・表示部２０ａから入力する（ＳＴ２）。処理判断部３４は、現在のＨ_３ＰＯ_４液を用いてウエハの処理を行った場合のＳｉＮエッチング量（Ｅ_２）と対酸化膜選択比（Ｓ_２）をデータベース３１のデータから求める（ＳＴ３）。

そして処理判断部３４はさらに、ＳｉＮエッチングレート（Ｅ_１），（Ｅ_２）を対比して、ＳｉＮエッチングレート（Ｅ_２）がＳｉＮエッチングレート（Ｅ_１）の許容範囲に入っているか否かを判断し、また、対酸化膜選択比（Ｓ_１），（Ｓ_２）を対比して、対酸化膜選択比（Ｓ_２）が対酸化膜選択比（Ｓ_１）の許容範囲内に入っているかを判断する（ＳＴ４）。

ＳＴ４の判断が“ＹＥＳ”の場合には、現在のＨ_３ＰＯ_４液を用いてウエハの処理を実行することができるので、ウエハの処理（ＳＴ５）へ進む。そして、積算ＳｉＮエッチング量（Ｎ）が更新され（ＳＴ６）、その後、ＳＴ１へ戻る。

ＳＴ４の判断が“ＮＯ”の場合には、続いて現在のＨ_３ＰＯ_４液におけるＳｉ濃度を低くする必要があるのか高くする必要があるのかを判断する（ＳＴ７）。

ＳＴ７の判断が“ＹＥＳ”の場合とは、現在のＨ_３ＰＯ_４液を積算ＳｉＮエッチング量が少ない状態に戻す必要がある場合である。給排液量計算部３５がデータベース３１に記憶されたデータにＳｉＮエッチングレート（Ｅ_１）および対酸化膜選択比（Ｓ_１）を照会して、調整すべきＨ_３ＰＯ_４液の積算ＳｉＮエッチング量（ｎ）を求める（ＳＴ８）。

給排液量計算部３５は、さらに積算ＳｉＮエッチング量（Ｎ），（ｎ）から、現在のＨ_３ＰＯ_４液の排出量と新しいＨ_３ＰＯ_４液の投入量を求め、新液供給機構１５と排液機構１６，１７によって自動的にＨ_３ＰＯ_４液が調整される（ＳＴ９）。なお、調整されたＨ_３ＰＯ_４液の組成と温度が均一となるように、一定時間、循環ライン１１によるＨ_３ＰＯ_４液を行うことが好ましい。

こうして調整されたＨ_３ＰＯ_４液は、実質的に、積算ＳｉＮエッチング量（ｎ）の実績を有するＨ_３ＰＯ_４液であるため、それまでの積算ＳｉＮエッチング量（Ｎ）は積算ＳｉＮエッチング量（ｎ）に置換される（ＳＴ１０）。つまり、“Ｎ”に“ｎ”が代入される。そして、ウエハの処理が行われ（ＳＴ１１）、積算ＳｉＮエッチング量（Ｎ）が更新され（ＳＴ１２）、ＳＴ１へ戻る。

ＳＴ７の判断が“ＮＯ”の場合には、現在のＨ_３ＰＯ_４液を積算ＳｉＮエッチング量がより多い状態とする必要がある。そのため、Ｓｉ成分投入量計算部３６がデータベース３１に記憶されたデータにＳｉＮエッチングレート（Ｅ_１）および対酸化膜選択比（Ｓ_１）を照会して、調整すべきＨ_３ＰＯ_４液の積算ＳｉＮエッチング量（ｎ′）を求める（ＳＴ１３）。

Ｓｉ成分投入量計算部３６は、さらに積算ＳｉＮエッチング量（Ｎ），（ｎ′）から、現在のＨ_３ＰＯ_４液に投入すべきＳｉ量を計算し、Ｓｉ成分投入機構１８とダミーウエハ供給機構１９のいずれを用いるかを決定し、決定された機構によるＨ_３ＰＯ_４液の調整を行う（ＳＴ１４）。

こうして調整されたＨ_３ＰＯ_４液は、実質的に、積算ＳｉＮエッチング量（ｎ′）の実績を有するＨ_３ＰＯ_４液であるため、それまでの積算ＳｉＮエッチング量（Ｎ）は積算ＳｉＮエッチング量（ｎ′）に置換される（ＳＴ１５）。つまり、“Ｎ”に“ｎ′”が代入される。そして、ウエハの処理が行われ（ＳＴ１６）、積算ＳｉＮエッチング量（Ｎ）が更新され（ＳＴ１７）、ＳＴ１へ戻る。

上記説明においては、エッチングするＳｉＮ膜厚と開口率が同じウエハを処理するとしたが、ＳｉＮ膜厚が異なるウエハや開口率の異なるウエハ、ＳｉＮが両面にドープされたウエハや片面だけにドープされたウエハ、ドライプロセスにおけるマスク材としてＳｉＮ膜が形成されたウエハ等、ウエハから溶解するＳｉ量が異なる種々のウエハを、適宜、処理される。

このような種々の形態を有するウエハを処理する場合にも、所望のエッチングレートおよび対酸化膜選択比が得られるように、現在のＨ_３ＰＯ_４液を調整するためには、現在のＨ_３ＰＯ_４液における積算ＳｉＮエッチング量を正確に把握しておく必要がある。

そこで、データベース３１に記憶する対比データとして、［所定面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量，エッチングレート］，［所定面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量，対酸化膜選択比］の関係を示すものを準備し、これを用いる。‘所定面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量’とは、具体的には、単位面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量（ｎｍ／ｃｍ^２）、または、１枚のウエハ（φ２００ｍｍまたはφ３００ｍｍ）の片面面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量（ｎｍ／ウエハ）である。

このようなデータは先に図３Ａ，３Ｂに示したデータの積算ＳｉＮエッチング量を、この積算ＳｉＮエッチング量を求めるために用いたウエハにおける開口率等を加味する補正を行うことにより求めることもできるし、予め種々のウエハを処理することによって取得したデータを用いてもよい。

その上で、現在のＨ_３ＰＯ_４液における積算ＳｉＮエッチング量もまた所定面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量として把握する。その方法の１つとして、処理レシピに実際にエッチングするＳｉＮ膜量を情報として内臓させる機能を持たせる方法が挙げられる。すなわち、処理対象となる上述した種々のＳｉＮ膜の形態に応じた複数のレシピのそれぞれに、所定面積あたりのＳｉＮエッチング量を自動的に算出させるためのパラメータ（例えば、膜厚、開口率（エッチングマスクの場合にはマスク面積）、両面または片面等）を持たせる。これにより、選択されたレシピに応じて、１枚のウエハにおける所定面積あたりのＳｉＮエッチング量を正確に把握することができる。

さらに、オペレータによる処理枚数の入力またはウエハを処理槽１０に浸漬させる治具での処理枚数の把握により得られる処理枚数情報をレシピが有するＳｉＮエッチング量の算出用パラメータに加えることにより、所定面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量を求めることができる。このような機能をレシピ設定部３２と積算カウント部３３に持たせることができる。

なお、選択した処理レシピに含まれる，所定面積あたりのＳｉＮエッチング量を自動的に算出させるためのパラメータの一部が、処理するウエハの実際のパラメータと異なる場合が生じ得る。オペレータは、処理レシピが有するそのパラメータを入力・表示部２０ａを通して修正可能な構成とすることができる。

このような所定面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量を用いた場合の実際のウエハの処理について、図５のフローチャートを参照しながら、簡単に説明する。

ここでは、複数のバッチ処理を逐次行うために、その順番に合わせたレシピの選択が予め行われてその内容が記憶されており、各レシピには所望されるエッチングレートと対酸化膜選択比が含まれているものとする。

図５では所定番目のバッチ処理について、必要に応じたＨ_３ＰＯ_４液の調整が終了している状態をスタート時点としている。オペレータは、実際に処理するバッチのウエハの枚数が、予め入力された処理枚数と一致するかを、入力・表示部２０ａのディスプレイで確認する（ＳＴ１０１）。ここで、変更がある場合には実際の処理枚数を入力する。そして、処理レシピを確認する（ＳＴ１０２）。これにより、所定面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量が更新され（ＳＴ１０３）、また、実際のバッチ処理が開始される（ＳＴ１０４）。

なお、図４のフローチャートに従う処理では、所定のバッチ処理の終了後にその時点でのＨ_３ＰＯ_４液における積算ＳｉＮエッチング量を更新する構成としたが、この図５のフローチャートに従う処理のように、実際のバッチ処理前に所定面積あたりの積算ＳｉＮエッチング量を更新する構成とすることができる。

ＳＴ１０４のバッチ処理の終了後に、次のバッチ処理に対するレシピに含まれるエッチングレートおよび対酸化膜選択比が、ＳＴ１０４のバッチ処理終了後のＨ_３ＰＯ_４液を用いて得られるか否か、つまり、Ｈ_３ＰＯ_４液の調整（Ｈ_３ＰＯ_４液の排出／新しいＨ_３ＰＯ_４液の補充またはＳｉ成分添加）が必要か否かが判断され（ＳＴ１０５）。Ｈ_３ＰＯ_４液の調整が必要である場合にはその処理（ＳＴ１０６）が自動で行われ、その後に次バッチ処理待機状態（ＳＴ１０７）となり、Ｈ_３ＰＯ_４液の調整が不要の場合にはそのまま次バッチ処理待機状態となる。その後、ＳＴ１０１へ戻る。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、上述したＨ_３ＰＯ_４液の調整方法を用いれば、各バッチ処理の開始前におけるＨ_３ＰＯ_４液の液質を実質的に同じ状態に維持して、継続的に処理を行うことができる。これにより、安定したエッチングレートおよび対酸化膜選択比を得ることができ、製造される製品の特性ばらつきを抑えることができる。

本発明の半導体処理装置の一実施形態に係るＨ_３ＰＯ_４処理装置の概略構成を示す図。 制御ユニットの構成を示すブロック図。 データベースに記憶された積算ＳｉＮエッチング量とエッチングレートの関係のデータを示すグラフ。 データベースに記憶された積算ＳｉＮエッチング量と対酸化膜選択比の関係のデータを示すグラフ。 Ｈ_３ＰＯ_４処理装置による処理の一例を示すフローチャート。 Ｈ_３ＰＯ_４処理装置による処理の別の例を示すフローチャート。

符号の説明

１０…処理槽、１０ａ…内槽、１０ｂ…外槽、１１…循環ライン、１２…循環ポンプ、１３…フィルタ、１４…ヒータ、１５…新液供給機構、１６・１７…排液機構、１８…Ｓｉ成分投入機構、１９…ダミーウエハ供給機構、２０…制御ユニット、２０ａ…入力・表示部、３１…データベース、３２…レシピ設定部、３３…積算カウント部、３４…処理判断部、３５…給排液量計算部、３６…Ｓｉ成分投入量計算部、１００…Ｈ_３ＰＯ_４処理装置。

Claims (5)

1. リン酸液が滞留され、形成されたＳｉＮ量の異なる複数種の半導体基板を順次前記リン酸液でエッチング処理するためのエッチング処理槽と、
   前記エッチング処理槽内の前記リン酸液における積算ＳｉＮエッチング量を算出し、予め求められた前記積算ＳｉＮエッチング量と対酸化膜選択比との相関より、前記リン酸液の液質調整が必要か否かを判断し、必要に応じて前記リン酸液の液質調整量を算出する制御ユニットと、
   前記液質調整量に基づき、前記リン酸液の液質を調整する機構を具備することを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記リン酸液の液質を調整する機構は、前記リン酸液を排出する機構と、新しいリン酸液を供給する機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記リン酸液の液質を調整する機構は、シリコン成分を供給する機構を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造装置。
4. 前記積算ＳｉＮエッチング量は、前記半導体基板1枚あたりのＳｉＮ膜厚、開口率及びその枚数に基づいて算出されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
5. 形成されたＳｉＮ量の異なる複数種の半導体基板が順次エッチング処理に供されるリン酸液における積算ＳｉＮエッチング量を算出し、
   予め求められた前記積算ＳｉＮエッチング量と対酸化膜選択比との相関より、前記リン酸液の液質調整が必要か否かを判断し、
   前記液質調整が必要と判断された場合、前記リン酸液における液質調整量を算出し、
   前記液質調整量に基づき、前記リン酸液の液質を調整し、
   前記液質が調整された前記リン酸液を用いて、前記半導体基板をエッチング処理することを特徴とする半導体製造方法。

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